装夹系统及其取料装置及电子元件与电路板的插装方法与流程

文档序号:14685373发布日期:2018-06-12 23:28
装夹系统及其取料装置及电子元件与电路板的插装方法与流程

本发明涉及插件机技术领域,特别是涉及一种装夹系统及其取料装置及电子元件与电路板的插装方法。



背景技术:

电路板是各种电子元件的载体,通常采用插件机将电子元件组装至电路板上。具体地,在插件机的定位装置(CCD等摄像定位装置)的帮助下,插件机的夹料装置夹取电子元件,并将电子元件运送至电路板的上方,然后夹料装置下移,将电子元件的引脚插入至电路板的连接孔内。已经插装好的电子元件留在电路板上,并随电路板进入下一工位,以焊接加固电子元件的引脚与电路板的连接。而传统的夹料装置的夹爪组件为固定的结构,一种夹爪组件只能夹取一种类型的电子元件,如果换一种电子元件就必须换用另外一种型号的夹爪组件,更换夹爪组件的过程很繁琐,费时费力。



技术实现要素:

基于此,有必要提供一种具有通用性的装夹系统及其取料装置及电子元件与电路板的插装方法。

一种取料装置,用于夹持与电子元件的本体连接的引脚,以将所述引脚插入电路板的连接孔中,包括:

夹头组件;

前进运动组件,与所述夹头组件连接用于调节所述夹头组件与所述电子元件之间的间距;以及

旋转组件,与所述夹头组件连接用于驱动所述夹头组件旋转;

其中,所述夹头组件包括间距能调的两个夹头,通过改变两个所述夹头之间的间距夹紧所述电子元件的引脚。

上述取料装置工作时,先使得电子元件位于夹头组件下方,并使得电子元件的引脚背向电路板,然后通过前进运动组件调节夹头组件与电子元件之间的间距,使得电子元件的一个引脚位于夹头组件的两个夹头之间,再调节夹头组件的两个夹头之间的间距,使得夹头组件夹紧该引脚,再通过旋转组件控制夹头组件旋转一定角度,使得电子元件的所有引脚(通常每个电子元件包括两个引脚)插入电路板的连接孔中。由于电子元件均设置有引脚,因此上述取料装置不需要更换夹头组件即可以夹持不同类型的电子元件,具有通用性。

在其中一个实施例中,所述旋转组件包括旋转台固定板及设于所述旋转台固定板上的旋转气缸,所述前进运动组件包括与所述旋转气缸连接的前进气缸连接板以及设于所述前进气缸连接板上的前进气缸,所述夹头组件还包括夹头固定件、复位弹簧以及夹紧气缸,所述夹头固定件与所述前进气缸连接,所述夹头的一端穿设于所述夹头固定件上,另一端用于夹持所述引脚,所述复位弹簧设于所述夹头固定件内,且连接两个所述夹头,所述夹紧气缸设于所述夹头固定件上,且与其中一个所述夹头连接,以驱动该夹头靠近另一个夹头。

在其中一个实施例中,所述旋转台固定板包括相连且呈钝角设置第一固定板及第二固定板,所述旋转气缸设于所述第二固定板的外侧面上,所述前进气缸连接板包括第一连接板、与所述第一连接板连接且呈钝角设置的第二连接板及与所述第二连接板垂直连接的第三连接板,所述第一连接板与所述旋转气缸连接且与所述第二固定板平行设置,所述前进气缸设于所述第三连接板上,所述夹头固定件与所述前进气缸呈钝角设置;

其中,所述夹头准备夹取所述电子元件时,所述第三连接板与所述第一固定板平行设置,且所述第三连接板与所述夹头组件至所述电子元件之间的连线的方向平行;

所述夹头将所述电子元件插入所述电路板时,所述第三连接板与所述第一固定板垂直设置,且所述第三连接板与所述夹头组件至所述电子元件之间的连线的方向垂直。

在其中一个实施例中,所述夹头包括相连且呈钝角设置第一段及第二段,所述第二段与所述前进运动组件连接;其中,所述夹头准备夹取所述电子元件时,且所述第一段朝向所述电子元件;所述夹头将所述电子元件插入所述电路板时,所述第二段背向所述电路板。

在其中一个实施例中,所述取料装置还包括与所述旋转组件连接、且能与连接气缸下端匹配连接的换接板。

一种装夹系统,包括:

上述的取料装置;以及

压料装置,包括能朝向或背向所述电路板移动的下压组件;

当所述电子元件的引脚插入所述电路板的连接孔后,所述下压组件下降压于所述电子元件上,以压紧所述电子元件。

在其中一个实施例中,所述装夹系统还包括安装板及抓料装置,所述抓料装置、所述取料装置及所述压料装置设于所述安装板的同一侧,所述抓料装置包括设于所述安装板上的第一压力传感器以及与第一压力传感器连接的夹爪组件,所述夹爪组件包括间距可调的两个夹爪,通过改变两个所述夹爪之间的间距夹紧所述电子元件的本体,所述第一压力传感器用于检测两个所述夹爪的夹紧压力。

在其中一个实施例中,所述压料装置还包括检测所述下压组件下降高度的检测组件,以检验错位的插装。

在其中一个实施例中,所述装夹系统还包括安装板,所述取料装置及所述压料装置设于所述安装板的同一侧;

所述下压组件包括设于所述安装板上的下推气缸、与所述下推气缸远离所述安装板的一端连接的调节杆以及设于所述调节杆远离所述下推气缸的一端连接的压头;

所述检测组件包括设于所述安装板上的感光传感器及用于检测所述压头压力的第二压力传感器,以及穿设于所述调节杆上的限位板以及设于所述限位板上的限位柱,所述限位柱朝向所述安装板所在的方向延伸;

其中,当所述压头的压力达到预设值时,所述感光传感器不能感应到所述限位柱,则所述电子元件准确插装于所述电路板,反之,当所述压头的压力达到预设值时,所述感光传感器能感应到所述限位柱,则所述电子元件未准确插装于所述电路板。

一种电子元件与电路板的插装方法,包括如下步骤:

提供包括本体及设于本体上的引脚的电子元件以及带有连接孔的电路板,将电子元件放置于夹头组件下方,并使得电子元件的引脚背向电路板;

调节夹头组件与电子元件之间的间距,使得电子元件的一个引脚位于夹头组件的两个夹头之间;

调节夹头组件的两个夹头之间的间距,使得夹头组件夹紧位于夹头组件的两个夹头之间的引脚;以及

控制夹头组件旋转一定角度,使得电子元件的所有引脚插入电路板的连接孔中。

在其中一个实施例中,在使得电子元件的所有引脚插入电路板的连接孔中的步骤中:电子元件未被夹头组件夹持的引脚倾斜的插入电路板的连接孔中,最后再将被夹头组件夹持的引脚插入电路板的连接孔中。

附图说明

图1为一实施方式的装夹系统的结构示意图;

图2为图1中的取料装置的结构示意图;

图3为图1中的抓料装置的结构示意图;

图4为图1中的压料装置的结构示意图;

图5为装夹系统处于初始状态下的结构示意图;

图6为与步骤S920对应的装夹系统的状态示意图;

图7为与步骤S940对应的装夹系统的状态示意图;

图8为与步骤S950对应的装夹系统的状态示意图;

图9为图8中的装夹系统的前进气缸收缩至原位的状态示意图;

图10为图9中的装夹系统的下推气缸收缩至原位的状态示意图;

图11为更换装夹系统的取料装置的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对装夹系统及其取料装置以及电子元件与电路板的插装方法进行进一步说明。

如图1所示,一实施方式的装夹系统10,包括取料装置12、抓料装置14、压料装置16及安装板18。其中,取料装置12与抓料装置14均用于抓取电子元件,并将抓取的电子元件的引脚插入电路板的连接孔中,不同的是,取料装置12与抓料装置14抓取电子元件的部位不相同,取料装置12抓取电子元件的引脚,抓料装置14抓取电子元件的本体。如此,可以根据实际需要选择取料装置12或抓料装置14用于夹取电子元件,例如,可以采用取料装置12来抓取精密细小类型的电子元件。

取料装置12或抓料装置14将抓取的电子元件的引脚插入电路板的连接孔后,压料装置16下降压于电子元件上,以压紧电子元件,也即使得电子元件紧贴于电路板上。在本实施放中,取料装置12、抓料装置14及压料装置16均设于安装板18上,也即取料装置12、抓料装置14及压料装置16集成在一起。可以理解,在其他方式中,安装板18也可以省略,此时,取料装置12、抓料装置14及压料装置16各自独立。

进一步,在本实施方式中,安装板18上设有连接气缸19,连接气缸19的上端19a与安装板18连接。同时在取料装置12及抓料装置14上分别设置能与连接气缸19的下端19b匹配连接的换接板,其中,设于取料装置12的换接板为第一换接板100,设于抓料装置14的换接板为第二换接板14a。如此非常拆装取料装置12及抓料装置14,而且根据实际需要,可以在安装板18上设置两个取料装置12(也即采用第二个取料装置12替代抓料装置14),也可以在安装板18上设置两个抓料装置14(也即采用第二个抓料装置14替代取料装置12)。

如图2所示,取料装置12包括依次连接的第一换接板100、旋转组件200、前进运动组件300以及夹头组件400。

第一换接板100能与连接气缸19的下端19b匹配连接,取料装置12通过第一换接板100及连接气缸19设置于安装板18上。可以理解,在其他实施方式中,可以省略第一换接板100及连接气缸19,而直接将旋转组件200设置于安装板18上。

旋转组件200与夹头组件400连接用于驱动夹头组件200旋转。在本实施方式中,旋转组件200能驱动夹头组件400在180°内旋转,也即在旋转组件200的带动下夹头组件400能自由旋转。可以理解,在其他实施方式中,旋转组件200驱动夹头组件400旋转的旋转角度可以根据实际需要来设定,例如,旋转组件200驱动夹头组件400旋转的旋转角度可以为360°。

前进运动组件300与夹头组件400连接用于调节夹头组件400与电子元件之间的间距。当夹头组件400位于电子元件上方时,前进运动组件300驱动夹头组件400下降靠近电子元件。

夹头组件400包括间距能调的两个夹头420,通过改变两个夹头420之间的间距夹紧电子元件的引脚。

上述取料装置12工作时,先使得电子元件位于夹头组件400下方,并使得电子元件的引脚背向电路板,然后通过前进运动组件300调节夹头组件400与电子元件之间的间距,使得电子元件的一个引脚位于夹头组件400的两个夹头420之间,再调节夹头组件400的两个夹头420之间的间距,使得夹头组件400夹紧该引脚,再通过旋转组件200控制夹头组件400旋转一定角度,使得电子元件的所有引脚(通常每个电子元件包括两个引脚)插入电路板的连接孔中。由于电子元件均设置有引脚,因此上述取料装置12不需要更换夹头组件400即可以夹持不同类型的电子元件,具有通用性。

一般情况下,通过旋转组件200控制夹头组件400旋转180°,即能使得电子元件的所有引脚(通常每个电子元件包括两个引脚)朝向电路板,并插入电路板的连接孔中。由于加工误差,电子元件的引脚本身容易存在偏差,导致引脚与电路板的连接孔存在对位偏差,容易出现插装不良现象。进一步地,在本实施方式中,通过旋转组件200控制夹头组件400旋转的角度略大于或略小于180°,从而使得电子元件未被夹头组件400夹持的引脚倾斜(在本实施方式中,相对于竖直方向倾斜)的插入电路板的连接孔中,最后再将被夹头组件400夹持的引脚插入电路板的连接孔中。如此,可以纠正引脚自身由于加工误差导致的偏差,保证插装的成功率。

在本实施方式中,旋转组件200、前进运动组件300以及夹头组件400依次连接。可以理解,在其他实施方式中,旋转组件200及前进运动组件300也可以分别独立地与夹头组件400连接。

具体地,在本实施方式中,旋转组件200包括旋转台固定板210以及旋转气缸220。旋转台固定板210与第一换接板100远离连接气缸19的一端连接,旋转气缸220设于旋转台固定板210上。前进运动组件300包括与旋转气缸220连接的前进气缸连接板310以及设于前进气缸连接板310上的前进气缸320。夹头组件400还包括夹头固定件410、复位弹簧(图未示)以及夹紧气缸(图未示),夹头固定件410与前进气缸320连接,夹头420的一端穿设于夹头固定件410上,另一端用于夹持引脚,复位弹簧设于夹头固定件410内,且连接两个夹头420。夹紧气缸设于夹头固定件410上,且与其中一个夹头420连接,以驱动该夹头420靠近另一个夹头420,从而改变两个夹头420之间的间距。当夹紧气缸收力后,被压缩的复位弹簧复位,从而使得两个夹头420恢复至初始状态。

进一步,在本实施方式中,旋转台固定板210包括相连且呈钝角设置第一固定板212及第二固定板214,第一固定板212与安装板18垂直设置,第一固定板212的外侧面与第一换接板100的外侧面连接,旋转气缸220设于第二固定板214的外侧面上。前进气缸连接板310包括第一连接板312、与第一连接板312连接且呈钝角设置的第二连接板314及与第二连接板314垂直连接的第三连接板316,第一连接板312与旋转气缸220连接且与第二固定板214平行设置,前进气缸320设于第三连接板316上。夹头固定件410与前进气缸320呈钝角设置。其中,夹头420准备夹取电子元件时,第三连接板316与第一固定板212平行设置,且第三连接板316与夹头组件400至电子元件之间的连线的方向平行;夹头420将电子元件插入电路板时,第三连接板316与第一固定板212垂直设置,且第三连接板316与夹头组件400至电子元件之间的连线的方向垂直。

进一步,在本实施方式中,夹头420包括相连且呈钝角设置第一段422及第二段424,第二段424与夹头固定件410连接。其中,夹头420准备夹取电子元件时,第一段422朝向电子元件;夹头420将电子元件插入电路板时,第一段422背向电路板。

如图3所示,抓料装置14设于安装板18上,且与取料装置12同侧设置。抓料装置14包括夹爪组件500,夹爪组件500包括间距可调的两个夹爪510,通过改变两个夹爪510之间的间距夹紧电子元件的本体。当两个夹爪510在被夹取的电子元件正中间时,调节两个夹爪510之间的间距以夹紧电子元件的本体。然后将电路板移动至电子元件的下方,完成引脚与连接孔的对位后,夹爪510松开电子元件,平稳地将引脚插入连接孔中。

进一步,在本实施方式中,夹爪组件500还包括用于改变两个夹爪510之间的间距的夹紧气缸520,夹紧气缸520远离夹爪510的一端设于安装板18上。具体地,在本实施方式中,夹爪510为抱爪夹爪。

进一步,在本实施方式中,抓料装置14还包括设于安装板18上的第一压力传感器600,第一压力传感器600远离安装板18的一端连接的夹紧气缸520,第一压力传感器600用于检测两个夹爪510的夹紧压力,以避免出现电子元件的本体被压坏。

如图4所示,压料装置16包括能朝向或背向电路板移动的下压组件700,当电子元件的引脚插入电路板的连接孔后,下压组件700下降压于电子元件上,以压紧电子元件。如此,可以有效避免电子元件从电路板上脱落。

在将电子元件插装于电路板的过程中,可能会存在错位的插装,例如,某一电子元件本应插装于电路板的边缘区,而实际却将该电子元件本插装于电路板的中心区。而传统的装夹系统无法对判断插装是否错位。为了解决上述问题,在本实施方式中,压料装置16还包括检测下压组件700下降高度的检测组件800,以检验错位的插装。从而使得上述装夹系统10可以自行判断插装是否错位。

具体地,在本实施方式中,下压组件700包括设于安装板18上的下推气缸710、与下推气缸710远离安装板18的一端连接的调节杆720以及设于调节杆720远离下推气缸710的一端连接的压头730。检测组件800包括设于安装板18上的感光传感器810及用于检测压头730压力的第二压力传感器820,以及穿设于调节杆720上的限位板830以及设于限位板830上的限位柱840,限位柱840朝向安装板18所在的方向延伸。其中,当压头730的压力达到预设值时,感光传感器810不能感应到限位柱840,则电子元件准确插装于电路板,反之,当压头730的压力达到预设值时,感光传感器810能感应到限位柱840,则电子元件未准确插装于电路板。

下压时,下推气缸710驱动压头730、限位板830及限位柱840同步下降,当电子元件准确插装于电路板时,压头730下降预设高度后,即可压于电子元件上,并达到预设压力,此时感光传感器810与限位柱840错位,限位柱840位于感光传感器810,不存在正对部分,感光传感器810感应不到限位柱840;而当电子元件未准确插装于电路板时,压头730下降一定距离后,压于电子元件上,并达到预设压力,此距离会小于预设距离,此时感光传感器810与部分限位柱840正对,感光传感器810能感应到限位柱840。

进一步,在本实施方式中,检测组件800还包括连接块850。安装板18、第二压力传感器820、连接块850及下推气缸710依次连接,限位柱840活动穿设于连接块850上。

在本实施方式中,还提供一种电子元件与电路板的插装方法,包括如下步骤:

步骤S910,提供包括本体及设于本体上的引脚的电子元件以及带有连接孔的电路板,将电子元件放置于夹头组件下方,并使得电子元件的引脚背向电路板。

具体地,如图5所示,图5为处于初始状态下的装夹系统10,此时第三连接板316与第一固定板212平行设置,且第三连接板316与安装板18垂直设置,夹头420的第一段422朝向电子元件。

步骤S920,调节夹头组件与电子元件之间的间距,使得电子元件的一个引脚位于夹头组件的两个夹头之间。

具体地,如图6所示,前进气缸320控制夹头组件400朝向电子元件移动,夹头组件400下降一定的距离,以使得电子元件的一个引脚位于夹头组件400的两个夹头420之间。

步骤S930,调节夹头组件的两个夹头之间的间距,使得夹头组件夹紧位于夹头组件的两个夹头之间的引脚。

具体地,夹紧气缸驱动与其连接的夹头420靠近另一个夹头420,从而夹紧位于夹头组件400的两个夹头420之间的引脚。

步骤S940,控制夹头组件旋转一定角度,使得电子元件的所有引脚插入电路板的连接孔中。

具体地,如图7所示,旋转组件200控制夹头组件400旋转180°,此时第三连接板316与第一固定板212垂直设置,且第三连接板316与安装板18平行设置,夹头420的第一段422朝向电路板。

具体地,在本实施方式中,夹头组件400旋转的角度略大于或略小于180°,以使得电子元件未被夹头组件400夹持的引脚倾斜的插入电路板的连接孔中,最后再将被夹头组件400夹持的引脚插入电路板的连接孔中。

步骤S950,下压组件下降压于电子元件上,以压紧电子元件。

具体地,如图8所示,夹紧气缸先收力,然后夹头固定件410内的弹簧复位使夹头420松开。然后下推气缸710驱动压头730、限位板830及限位柱840同步下降。压头730压紧电子元件的压力由第二压力传感器820测定。

步骤S960,复位至初始位置。

具体地,如图9所示,前进气缸320收缩至原位,以使得夹头420退出一定距离,避免旋转复位时发生碰撞。在此期间,保持压头730不动。

如图10所示,待前进气缸320收缩至原位后,下推气缸710收缩至原位,以使得压头730、限位板830及限位柱840回到初始位置,也即使得压料装置16回到初始位置。

最后旋转组件200控制夹头组件400旋转180°,使得取料装置12回到如图5所示的初始位置。

此外,如图11所示,可以根据实际需要更换掉取料装置12。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

再多了解一些
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